JP2015102584A - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer.
この種の画像形成装置としては、感光体等からなる潜像担持体を回転させて帯電装置により潜像担持体を均一に帯電させた後に、潜像担持体に対して露光装置による露光で画像を書き込むことで静電潜像を形成する。この静電潜像を現像装置で現像して形成した潜像担持体上のトナー像を転写装置で転写紙等の記録媒体に転写している。
カラー画像形成を行う画像形成装置では、各色の単色のトナー像が形成される複数の潜像担持体を中間転写ベルト等の中間転写体に対してその表面移動方向に沿って並べるように対抗配置した、いわゆるタンデム型の画像形成装置が知られている。タンデム型の画像形成装置では、複数の潜像担持体のそれぞれに単色のトナー像を形成する複数の作像装置を備え、各作像装置が単色のトナー像をそれぞれの潜像担持体上に形成する。複数の潜像担持体上に形成したトナー像をそれぞれの一次転写ニップで中間転写体に順次一次転写する。
このような画像形成装置では、例えば環境の変化や装置の経時劣化等の誤差因子の変化により現像能力が変化し、同一の作像条件で画像を形成しても経時で画像濃度が変動してしまう。
In this type of image forming apparatus, a latent image carrier made of a photosensitive member or the like is rotated and the latent image carrier is uniformly charged by a charging device, and then the latent image carrier is exposed to light by an exposure device. To form an electrostatic latent image. The toner image on the latent image carrier formed by developing the electrostatic latent image with a developing device is transferred to a recording medium such as transfer paper by a transfer device.
In an image forming apparatus that performs color image formation, a plurality of latent image carriers on which a single color toner image of each color is formed are arranged opposite to an intermediate transfer body such as an intermediate transfer belt along the surface movement direction. A so-called tandem type image forming apparatus is known. The tandem type image forming apparatus includes a plurality of image forming devices that form a single color toner image on each of the plurality of latent image carriers, and each image forming device places a single color toner image on each latent image carrier. Form. The toner images formed on the plurality of latent image carriers are sequentially primary-transferred to the intermediate transfer body at respective primary transfer nips.
In such an image forming apparatus, for example, the developing ability changes due to a change in environment or an error factor such as deterioration of the apparatus over time, and even if an image is formed under the same image forming conditions, the image density varies over time. End up.
このような問題に対して、単位面積当りのトナー付着量を変化させた階調パターン像を作像し、適切な画像濃度が得られる作像条件を決定するプロセスコントロールと呼ばれる制御を行うことが知られている(特許文献1及び2等)。プロセスコントロールとしては、潜像担持体上に基準パターン像としてのパッチパターン像の静電潜像を形成してこれを現像装置で現像して、中間転写体に転写して、中間転写体上のパッチパターン像の単位面積当りのトナー付着量から現像装置の現像能力を算出する。そして、その現像能力から現像バイアス、潜像担持体の帯電電位等の各種電位を決定する。このようなプロセスコントロールを行うことで、設置環境の変化や経時劣化が生じても安定した画像形成を行うことができる。以下、単位面積当りのトナー付着量を、単に「トナー付着量」と呼ぶ。
In order to solve such a problem, it is possible to perform a process called process control for forming a gradation pattern image with a changed toner adhesion amount per unit area and determining an image forming condition for obtaining an appropriate image density. Known (
潜像担持体から中間転写体へのトナー像の一次転写を行うときに中間転写体側に印加される一次転写バイアスは定電流制御でバイアス印加するものが一般的である。一次転写バイアスを定電流制御する構成では、潜像担持体の表面電位の変動によって一次転写電圧が変動する。 In general, the primary transfer bias applied to the intermediate transfer member when the toner image is primarily transferred from the latent image carrier to the intermediate transfer member is biased by constant current control. In the configuration in which the primary transfer bias is controlled at a constant current, the primary transfer voltage varies depending on the surface potential of the latent image carrier.
タンデム型の画像形成装置では、上流側の作像装置で形成され、中間転写体に転写されたトナー像(以下、「上流側トナー像」と呼ぶ)は、下流側の作像装置の一次転写ニップ(以下、「下流側転写ニップ」と呼ぶ)を通過する。上流側トナー像が、下流側転写ニップを通過するときに、上流側トナー像を形成するトナーの一部が下流側転写ニップで中間転写ベルトと接触する潜像担持体に移動する逆転写が生じる。この逆転写は下流側転写ニップにおける一次転写電圧が高いほど多くなる傾向があり、下流側の一次転写電圧が変動すると下流側転写ニップに進入した上流側トナー像のトナー量に対する逆転写したトナー量の割合(以下、「逆転写率」と呼ぶ)も変動する。 In a tandem type image forming apparatus, a toner image (hereinafter referred to as “upstream toner image”) formed by an upstream image forming apparatus and transferred to an intermediate transfer member is a primary transfer of a downstream image forming apparatus. It passes through a nip (hereinafter referred to as a “downstream transfer nip”). When the upstream toner image passes through the downstream transfer nip, reverse transfer occurs in which part of the toner forming the upstream toner image moves to the latent image carrier that contacts the intermediate transfer belt at the downstream transfer nip. . This reverse transfer tends to increase as the primary transfer voltage at the downstream transfer nip increases. When the downstream primary transfer voltage fluctuates, the amount of toner transferred reversely with respect to the toner amount of the upstream toner image entering the downstream transfer nip The ratio (hereinafter referred to as “reverse transcription rate”) also varies.
また、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、下流側転写ニップにおける逆転写率は、上流側トナー像を形成するトナーの帯電量(Q/M)の変動によっても変動することが分かった。具体的には、上流側トナー像のトナーの帯電量が大きいほど逆転写率は小さくなり、上流側トナー像のトナーの帯電量が小さいほど逆転写率は大きくなることが分かった。
逆転写率は様々な要素の変動の影響を受けて変動するため、逆転写に影響を与える要素の変動を検出しても、逆転写率の変動量を予測することは困難である。
Further, as a result of extensive studies by the present inventors, it has been found that the reverse transfer rate in the downstream transfer nip also varies depending on the charge amount (Q / M) of the toner forming the upstream toner image. . Specifically, it has been found that the reverse transfer rate decreases as the toner charge amount of the upstream toner image increases, and the reverse transfer rate increases as the toner charge amount of the upstream toner image decreases.
Since the reverse transfer rate fluctuates due to the influence of various factors, it is difficult to predict the amount of change in the reverse transfer rate even if a change in the element affecting reverse transfer is detected.
従来のタンデム型の画像形成装置では、プロセスコントロールの際に、中間転写体上のパッチパターン像の単位面積当りのトナー付着量を検出する位置は、最下流側の一次転写ニップよりも下流側の中間転写体の表面であった。上流側トナー像は、下流側転写ニップを通過した後のトナー付着量、言い換えると、逆転写によって付着量が減少した後のトナー付着量が検出される。このようなプロセスコントロールでは、この付着量が減少した後のトナー付着量が、所望のトナー付着量となるように作像条件を制御するため、逆転写が生じていても所望のトナー付着量のトナー像を得ることができる。このため、下流側転写ニップでの逆転写率が高くなっていても、その影響が最終画像に現れず、逆転写率が高くなっている状態を検出することはできなかった。 In the conventional tandem type image forming apparatus, the position of detecting the toner adhesion amount per unit area of the patch pattern image on the intermediate transfer member is the downstream side of the primary transfer nip on the most downstream side in the process control. The surface of the intermediate transfer member. In the upstream toner image, the toner adhesion amount after passing through the downstream transfer nip, in other words, the toner adhesion amount after the adhesion amount is reduced by reverse transfer is detected. In such process control, since the image forming conditions are controlled so that the toner adhesion amount after the adhesion amount decreases becomes the desired toner adhesion amount, even if reverse transfer occurs, the desired toner adhesion amount is reduced. A toner image can be obtained. For this reason, even if the reverse transfer rate at the downstream transfer nip is high, the effect does not appear in the final image, and the state where the reverse transfer rate is high cannot be detected.
しかし、下流側転写ニップでの逆転写率が高くなった状態で、プロセスコントロールを行うと、上流側トナー像を作像する作像条件は、下流側転写ニップで多くのトナーが逆転写されても所望のトナー付着量を得られるように決定される。このようにして決定された作像条件で画像形成を続けると、上流側トナー像を形成するトナーは、その多くが下流側転写ニップで逆転写によって消費され続けることになる。このため、下流側転写ニップにおける逆転写率が増加した状態で作像条件を決定して画像形成を行うと、上流側トナー像を作像するトナーが余計に消費され続けることとなる。
However, if process control is performed while the reverse transfer rate at the downstream transfer nip is high, the image forming condition for forming the upstream toner image is that much toner is reversely transferred at the downstream transfer nip. Is also determined so as to obtain a desired toner adhesion amount. If image formation is continued under the image forming conditions determined in this way, most of the toner that forms the upstream toner image continues to be consumed by reverse transfer at the downstream transfer nip. For this reason, if the image forming conditions are determined and image formation is performed in a state where the reverse transfer rate in the downstream transfer nip is increased, the toner for forming the upstream toner image is continuously consumed.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、次の通りである。すなわち、潜像担持体上のトナー像を定電流制御で中間転写体に転写する構成で、下流側転写位置での逆転写率の上昇に起因して、上流側トナー像を作像するトナーが余計に消費されることを抑制することが可能な画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is as follows. That is, the toner image on the latent image carrier is transferred to the intermediate transfer member by constant current control, and the toner that forms the upstream toner image is caused by the increase in the reverse transfer rate at the downstream transfer position. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing excessive consumption.
上記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、表面移動する複数の潜像担持体の表面に、画像情報に基づいてトナー像をそれぞれ形成する複数の作像と、該潜像担持体上のトナー像を表面移動する中間転写体にそれぞれ転写する複数の転写手段と、該中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する記録媒体転写手段と、を有する画像形成装置において、上記複数の転写手段のうち、その転写手段よりも上記中間転写体の表面移動方向の上流側に少なくとも一つの他の転写手段を有する下流側転写手段は、定電流制御によって転写電圧を制御し、該下流側転写手段が転写を行う下流側転写位置の上流側の該他の転写手段によって該中間転写体に転写された上流側トナー像が、該下流側転写位置を通過する前後での該上流側トナー像のトナー付着量の変動を検出するトナー付着量変動検出手段を備え、該下流側転写手段は、該トナー付着量変動検出手段の検出結果に基づいて、定電流制御における目標電流の値を変更することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
本発明によれば、潜像担持体上のトナー像を定電流制御で中間転写体に転写する構成で、下流側転写位置での逆転写率の上昇に起因して、上流側トナー像を作像するトナーを余計に消費することを抑制することが可能となるという優れた効果がある。 According to the present invention, the toner image on the latent image carrier is transferred to the intermediate transfer member with constant current control, and an upstream toner image is formed due to an increase in the reverse transfer rate at the downstream transfer position. There is an excellent effect that it is possible to suppress excessive consumption of toner to be imaged.
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係るタンデム型中間転写方式のフルカラー画像形成装置(以下「プリンタ100」という。)の構成例を示す概略構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a tandem intermediate transfer type full-color image forming apparatus (hereinafter referred to as “
プリンタ100は、駆動源としての不図示の駆動モータで回転駆動可能な像担持体としての無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト6を中央部に備えている。中間転写ベルト6は、多層構造となっている。中間転写ベルト6のベース層は、例えば伸びの少ないフッ素樹脂やPVDF(ポリフッ化ビニリデン)シート、ポリイミド系樹脂で形成され、その表面はフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被われている。そして、中間転写ベルト6は複数の支持部材としての支持ローラ(15,16,18,19)に掛け回され、図中反時計回りに(図中の矢印方向に)回転可能に構成されている。上記支持ローラの一つである第四支持ローラ19の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト6上に残留する残留トナーを除去するクリーニング手段としての中間転写ベルトクリーニング装置7が設けられている。
The
また、第二支持ローラ16と第三支持ローラ18との間に張り渡された中間転写ベルト6の張架面に対向する位置には、中間転写ベルト6の表面移動方向に沿って四つの作像装置10が横に並べて配置され、タンデム型画像形成部200を構成している。四つの作像装置10(Y,C,M,K)は、中間転写ベルト6の表面移動方向に沿って、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)及びブラック(K)の各色に対応した作像手段である。
このタンデム型画像形成部200の下方には、画像データに基づいて変調されたレーザー光Lを照射可能な光書き込みR装置(露光装置5)が設けられている。
Further, four positions along the surface moving direction of the intermediate transfer belt 6 are provided at positions facing the stretched surface of the intermediate transfer belt 6 stretched between the
Below the tandem
四つの作像装置10(Y,C,M,K)の構造は同一であり、それぞれ各色のトナー像が表面に形成される潜像担持体としての感光体1(Y,C,M,K)を備えている。イエロー用作像装置10Yは、図中の時計回り方向に回転駆動されイエロー用感光体1Yの周囲に、イエロー用感光体1Yの表面を帯電する帯電装置2を備える。また、露光装置5からのレーザー光Lによってイエロー用感光体1Yに形成された潜像を現像する現像装置3を備える。さらに、イエロー用感光体1Yに残留した現像剤としてのトナー等を除去するクリーニング装置4を備えている。現像装置3では、不図示の現像ローラにはトナーが担持され、現像ローラ印加された現像バイアス電位と、イエロー用感光体1Y表面の電位との電位差である現像ポテンシャルによって、現像ローラ上のトナーがイエロー用感光体1Yの表面に供給される。
The four image forming apparatuses 10 (Y, C, M, and K) have the same structure, and each of the photoreceptors 1 (Y, C, M, and K) serving as latent image carriers on which toner images of the respective colors are formed. ). The yellow image forming device 10Y includes a
また、中間転写ベルト6の張架部を間に挟んでイエロー用感光体1Yと対向する位置には、イエロー用感光体1Y上のトナー像を中間転写ベルト6に転写するための一次転写部材としての一次転写ローラ17が配設されている。他の三つの色の作像装置10(C,M,K)についても、上述したイエロー用作像装置10Yと同様に構成されている。
Further, as a primary transfer member for transferring the toner image on the
中間転写ベルト6の第一支持ローラ15に支持されている部分に対向する位置には、二次転写装置12が配設されている。この二次転写装置12は、各感光体1(Y,C,M,K)からトナー像を一次転写して形成された中間転写ベルト6上の合成カラー画像を被転写体(記録媒体)としての用紙Pに転写する転写部を構成する。プリンタ100の二次転写装置12は、二次転写部材としての二次転写ローラ8と、第一支持ローラ15に向かって二次転写ローラ8を加圧するスプリング等からなる加圧部材9とを備えている。
また、中間転写ベルト6の第一支持ローラ15に支持されている部分の上部に対向する位置には、中間転写ベルト6上に付着したトナー像のトナー付着量を検出する光学センサ151が配置されている。
A
An
二次転写装置12の上方には、用紙P上の転写画像(重ね合わせカラートナー像)を定着する定着装置13が設けられている。定着装置13は、定着ローラ13aに加圧ローラ13bを押し当てて、両ローラ(13a,13b)の接触対向部に定着ニップを形成する構成である。そして、この定着ニップにおいて用紙P上のトナー像に熱と圧とを加えることで定着を行う。
二次転写装置12は、二次転写後の用紙Pを定着装置13へ搬送する搬送機能も備えており、二次転写ローラ8と定着装置13の定着ニップとの間には、搬送ガイド部材として転写出口ガイド部材31及び定着前ガイド部材11が設けられている。二次転写後の用紙Pは、転写出口ガイド部材31及び定着前ガイド部材11によって案内され、定着ニップに向かって移動するように搬送される。
Above the
The
また、用紙Pを二次転写装置12に向かって供給する被転写体供給手段は、給紙テーブル50、図示しない手差しトレイ、レジストローラ対28、搬送ローラ対30、第一給紙路29a及び第二給紙路29b等を備える。給紙テーブル50は、給紙カセット26と、給紙カセット26上の用紙Pを送り出して供給する用紙供給部材としての給紙ローラ27とを備える。
The transfer medium supply means for supplying the paper P toward the
プリンタ100におけるカラー画像形成は、例えば次のように行われる。図示しない操作部の不図示のスタートスイッチが押されると、駆動源としての図示しない駆動モータで四つの支持ローラ(15,16,18,19)の一つが回転駆動され、他の支持ローラが従動回転する。これにより、中間転写ベルト6が図2中の矢印で示す所定回転方向に回転して搬送される。同時に各作像装置10(Y,C,M,K)において感光体1(Y,C,M,K)が回転駆動され、感光体1(Y,C,M,K)の表面上にイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像が形成される。そして、中間転写ベルト6の搬送とともに各感光体1(Y,C,M,K)上の単色画像それぞれが順次転写され、中間転写ベルト6上に合成カラー画像(カラートナー像)が形成される。
For example, color image formation in the
また、上記不図示のスタートスイッチが押下されると、給紙テーブル50の給紙ローラ27が回転駆動され、給紙テーブル50が備える給紙カセット26から用紙Pが繰り出され、図示しない分離ローラで一枚ずつ分離されて第一給紙路29aに入る。第一給紙路29aに入った用紙Pは、搬送ローラ対30で搬送されてプリンタ100本体内の第二給紙路29bに導かれ、レジストローラ対28に突き当って止まる。そして、中間転写ベルト6上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対28が回転駆動され、中間転写ベルト6と二次転写装置12の二次転写ローラ8との間の二次転写ニップに用紙Pが送り込まれる。そして、二次転写装置12で静電転写されて用紙P上にカラー画像が記録される。
When a start switch (not shown) is pressed, the
画像が転写された後の用紙Pは、二次転写装置12から搬送され、搬送ガイド部材を介して定着装置13へと送り込まれる。そして、定着装置13の定着ローラ13aと加圧ローラ13bとが対向する定着ニップで熱と圧力とが加えられて転写画像が定着された後、排出ローラ39で排出され、排紙トレイ40上にスタックされる。
The sheet P after the image is transferred is transported from the
一方、画像を転写した後の中間転写ベルト6は、その表面上に残留する残留トナーを中間転写ベルトクリーニング装置7で除去され、各作像装置10(Y,C,M,K)による再度の画像形成に備える。
On the other hand, after the image is transferred, the residual toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 6 is removed by the intermediate transfer
次に、一定の画像面積で画像濃度が異なるパターン画像を複数作像する第一の濃度調整用パターン像と、これに基づいた濃度調整について説明する。
図3は、プリンタ100における濃度調整を行う制御系の要部構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように、プリンタ100は、各駆動部の駆動制御を行う制御部500を備えている。
Next, a first density adjustment pattern image for forming a plurality of pattern images having different image densities with a constant image area, and density adjustment based on the pattern images will be described.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a main configuration of a control system that performs density adjustment in the
プリンタ100の制御部500は、定電流制御となるように不図示の一次転写電源が一次転写ローラ17に印加する電圧を制御する。また、濃度調整時の光学センサ151の検出結果に基づいて決定した作像条件となるように、作像装置10における帯電装置2による帯電電位や現像装置3の現像バイアス電位を制御したり、露光装置5のレーザー光Lの強度を制御したりする。
The
図4は、中間転写ベルト6上に形成された第一の濃度調整用パターン像の説明図である。
プリンタ100の制御部500は、電源投入時あるいは所定枚数の作像を行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度制御を実行する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a first density adjustment pattern image formed on the intermediate transfer belt 6.
The
画像濃度制御は、まず、図4に示すような、各色の階調パターン像(Sy,Sc,Sm,Sk)を中間転写ベルト6上における各光学センサ151(Y,C,M,K)に対向する位置に自動形成する。各色の階調パターン像は、十個の画像濃度が異なる2[cm]×2[cm]の正方形状のトナーパッチからなっている。各色の階調パターン像(Sy,Sc,Sm,Sk)を作成するときの、感光体1(Y,C,M,K)の帯電電位は、通常の画像形成時の作像プロセスにおける一様な感光体帯電電位とは異なり、値を徐々に大きくする。そして、レーザー光Lの走査によって階調パターン像を形成するための複数のパッチ静電潜像を各感光体1(Y,C,M,K)にそれぞれ形成せしめながら、それらをY,C,M,K用の現像装置3(Y,C,M,K)によって現像する。この現像の際、Y,C,M,K用の現像ローラに印加される現像バイアスの値を徐々に大きくしていく。 In the image density control, first, gradation pattern images (Sy, Sc, Sm, Sk) of each color as shown in FIG. 4 are applied to the optical sensors 151 (Y, C, M, K) on the intermediate transfer belt 6. Automatically formed at the opposite position. The gradation pattern image of each color is composed of ten square toner patches of 2 [cm] × 2 [cm] having different image densities. When the gradation pattern images (Sy, Sc, Sm, Sk) of the respective colors are created, the charging potential of the photoreceptor 1 (Y, C, M, K) is uniform in the image forming process during normal image formation. Unlike the photosensitive member charging potential, the value is gradually increased. Then, while forming a plurality of patch electrostatic latent images for forming a gradation pattern image by scanning with the laser beam L on each of the photoreceptors 1 (Y, C, M, K), the Y, C, Development is performed by the developing device 3 (Y, C, M, K) for M and K. During this development, the value of the developing bias applied to the Y, C, M, and K developing rollers is gradually increased.
このような現像により、四つの感光体1(Y,C,M,K)上にはそれぞれ、Y,C,M,Kの階調パターン像(Sy,Sc,Sm,Sk)が形成される。これらの階調パターン像(Sy,Sc,Sm,Sk)は、図4に示すように中間転写ベルト6の主走査方向に所定の間隔で並ぶように一次転写される。このときの、各色の階調パターン像におけるトナーパッチのトナー付着量は最小で0.1[mg/cm2]、最大で0.55[mg/cm2]ほどあり、また、トナーのQ/d(平均帯電量、「d」は平均粒径)分布を測定すると、ほぼ正規帯電極性にそろっている。 By such development, gradation pattern images (Sy, Sc, Sm, Sk) of Y, C, M, K are formed on the four photoreceptors 1 (Y, C, M, K), respectively. . These gradation pattern images (Sy, Sc, Sm, Sk) are primarily transferred so as to be arranged at predetermined intervals in the main scanning direction of the intermediate transfer belt 6 as shown in FIG. At this time, the toner adhesion amount of the toner patch in the gradation pattern image of each color is about 0.1 [mg / cm 2 ] at the minimum and 0.55 [mg / cm 2 ] at the maximum, and the Q / When the distribution of d (average charge amount, “d” is the average particle diameter) distribution is measured, it is almost aligned with the normal charge polarity.
中間転写ベルト6上に形成され各階調パターン像(Sy,Sc,Sm,Sk)の各トナーパッチは、中間転写ベルト6の無端移動に伴って、光学センサ151との対向位置を通過する。この際、光学センサ151は、トナー付着量を検出するための光を各階調パターン像に照射し、各階調パターン像のトナーパッチに対する単位面積あたりのトナー付着量に応じた量の反射光を受光する。
次に、各色トナーパッチを検知したときの光学センサ151の出力電圧と、付着量変換アルゴリズムとから、各色の階調パターン像の各トナーパッチにおける付着量を算出し、算出した付着量に基づき作像条件を調整する。具体的には、トナーパッチにおけるトナー付着量を検知した結果と、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャルとに基づいてその直線グラフを示す関数(y=ax+b)を回帰分析によって計算する。そして、この関数に画像濃度の目標値を代入することで適切な現像ポテンシャルを演算し、Y,C,M,K用の現像ポテンシャルを特定し、それぞれの現像ポテンシャルに対応した現像バイアス値を特定する。
Each toner patch of each gradation pattern image (Sy, Sc, Sm, Sk) formed on the intermediate transfer belt 6 passes through a position facing the
Next, from the output voltage of the
制御部500のメモリ内には、数十通りの現像バイアス値と、それぞれに個別に対応する適切な感光体帯電電位とが予め関連付けられている作像条件データテーブルが格納されている。各作像装置10(Y,C,M,K)について、それぞれこの作像条件テーブルの中から、特定した現像バイアス値に最も近い現像バイアス値を選び出し、これに関連付けられた感光体帯電電位を特定する。ここで選びされた現像バイアス値と、特定された感光体帯電電位とを用いた作像条件で作像を行うことで、設置環境の変化や経時劣化が生じても、目標値に近い画像濃度で安定した画像形成を行うことができる。
プリンタ100では、光学センサ151は、感光体1上に形成され、中間転写ベルト6上に転写された濃度調整用パターン像である各色の階調パターン像(Sy,Sc,Sm,Sk)のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段である。また、制御部500は、光学センサ151の検出結果に基づいて作像手段である作像装置10の作像条件を制御する制御手段である。
The memory of the
In the
プリンタ100では、一次転写ローラ17に印加される一次転写バイアスは定電流制御で印加されている。定電流制御の場合、一次転写ニップに形成される転写電界が中間転写ベルト6や一次転写ローラ17等の転写部材の抵抗変動の影響を受け難く、安定した転写性を実現でき、中間転写ベルト6等の抵抗変動に対してロバスト性の高い転写性を実現することができる。
しかし、一次転写バイアスを定電流制御する構成では、感光体1等の潜像担持体の表面電位の変動に対して定電流を維持するために、潜像担持体の表面電位の変動によって一次転写ローラ17等の一次転写部材に印加される一次転写電圧が変動する。
In the
However, in the configuration in which the primary transfer bias is controlled at a constant current, in order to maintain the constant current with respect to the fluctuation of the surface potential of the latent image carrier such as the
潜像担持体の表面電位の変動は、経時使用による現像剤の劣化によってトナーの帯電性が低下したり、使用環境の変化によってトナーの帯電性が変化したりすることによって生じる。詳しくは、潜像担持体上の潜像を現像する現像装置内のトナーの帯電性が低い場合は、現像ポテンシャルに対する潜像担持体へのトナー付着量が増加するため、プロセスコントロールによって現像ポテンシャルが低くなるような作像条件に制御される。画像形成装置の記憶手段には、現像ポテンシャルに対応した現像バイアスと帯電電位との組み合わせが複数種類記憶されており、現像ポテンシャルの値を低くする際には、現像バイアスと帯電電位とがともに低くなるように制御される。帯電電位が低くなることで、潜像担持体の表面電位は低くなる。一方、現像装置内のトナーの帯電性が高い場合は、潜像担持体の表面電位は高くなる。 The fluctuation of the surface potential of the latent image carrier is caused by a decrease in the chargeability of the toner due to the deterioration of the developer due to use over time or a change in the chargeability of the toner due to a change in the use environment. Specifically, when the chargeability of the toner in the developing device that develops the latent image on the latent image carrier is low, the amount of toner attached to the latent image carrier relative to the development potential increases. The image forming conditions are controlled to be low. The storage unit of the image forming apparatus stores a plurality of combinations of developing biases and charging potentials corresponding to the developing potential. When the developing potential value is lowered, both the developing bias and the charging potential are low. It is controlled to become. As the charging potential is lowered, the surface potential of the latent image carrier is lowered. On the other hand, when the chargeability of the toner in the developing device is high, the surface potential of the latent image carrier is high.
定電流制御の構成では、潜像担持体の表面電位が低くなると、潜像担持体と一次転写部材との間での定電流を維持するために一次転写部材に印加される一次転写電圧は低くなる。一方、潜像担持体の表面電位が高くなると一次転写電圧も高くなる。 In the configuration of constant current control, when the surface potential of the latent image carrier becomes low, the primary transfer voltage applied to the primary transfer member is low in order to maintain a constant current between the latent image carrier and the primary transfer member. Become. On the other hand, as the surface potential of the latent image carrier increases, the primary transfer voltage also increases.
プリンタ100は、タンデム中間転写方式の画像形成装置であり、フルカラープリントを行うときには、各感光体1から中間転写ベルト6へとトナー像が順次一次転写されていく。
プリンタ100のようなタンデム型の画像形成装置では、上流側の作像装置で形成され、中間転写体に転写されたトナー像(以下、「上流側トナー像」と呼ぶ)は、下流側の作像装置の一次転写ニップ(以下、「下流側転写ニップ」と呼ぶ)を通過する。上流側トナー像が、下流側転写ニップを通過するときに、上流側トナー像を形成するトナーの一部が下流側転写ニップで中間転写ベルトと接触する潜像担持体に移動する逆転写が生じる。この逆転写は下流側転写ニップにおける一次転写電圧が高いほど多くなる傾向があり、下流側の一次転写電圧が変動すると下流側転写ニップに進入したトナー量に対する逆転写したトナー量の割合(以下、「逆転写率」と呼ぶ)も変動する。
下流側転写ニップにおける一次転写電圧が高い、上流側トナー像が下流側転写ニップを通過する際に、放電による逆帯電(プラス帯電)トナーが増えてしまうため、下流側転写ニップにおける一次転写電圧が高いほど逆転写率が悪化すると考えられる。
The
In a tandem type image forming apparatus such as the
Since the primary transfer voltage at the downstream transfer nip is high and the upstream toner image passes through the downstream transfer nip, reversely charged (plus charge) toner increases due to discharge, so the primary transfer voltage at the downstream transfer nip is The higher the reverse transcription rate, the worse.
また、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、下流側転写ニップにおける逆転写率は、上流側トナー像を形成するトナーの帯電量(Q/M)の変動によっても変動することが分かった。具体的には、上流側トナー像のトナーの帯電量が大きいほど逆転写率は小さくなり、上流側トナー像のトナーの帯電量が小さいほど逆転写率は大きくなることが分かった。
これは、以下の理由によるものと考えられる。
Further, as a result of extensive studies by the present inventors, it has been found that the reverse transfer rate in the downstream transfer nip also varies depending on the charge amount (Q / M) of the toner forming the upstream toner image. . Specifically, it has been found that the reverse transfer rate decreases as the toner charge amount of the upstream toner image increases, and the reverse transfer rate increases as the toner charge amount of the upstream toner image decreases.
This is considered to be due to the following reasons.
すなわち、下流側転写ニップでの放電による電荷注入によって、上流側トナー像を形成するトナーの帯電状態がトナーの正規帯電極性とは逆の極性側にシフトする。このとき、弱帯電トナーや逆帯電トナーとなったものが下流側転写ニップで潜像担持体に移動し、逆転写となる。ここで、上流側トナー像のトナーの帯電量が大きいほど、下流側転写ニップで放電による電荷注入を受けても弱帯電トナーや逆帯電トナーとなるトナーの割合が少なくなるため、逆転写率は小さくなると考えられる。逆に、上流側トナー像のトナーの帯電量が小さいほど、電荷注入によって弱帯電トナーや逆帯電トナーとなるトナーの割合が多くなるため、逆転写率は大きくなると考えられる。
逆転写率は様々な要素の変動の影響を受けて変動するため、逆転写に影響を与える要素の一部の変動を検出して、逆転写率の変動量を予測することは困難である。
That is, charge injection by discharge at the downstream transfer nip shifts the charged state of the toner forming the upstream toner image to a polarity opposite to the normal charge polarity of the toner. At this time, the weakly charged toner or the reversely charged toner moves to the latent image carrier at the downstream transfer nip, and reverse transfer is performed. Here, the larger the charge amount of the toner in the upstream toner image, the lower the ratio of the toner that becomes weakly charged toner or reversely charged toner even if the downstream transfer nip is subjected to charge injection by discharge. It will be smaller. Conversely, it is considered that the reverse transfer rate increases as the charge amount of the toner in the upstream toner image decreases, because the proportion of toner that becomes weakly charged toner or reversely charged toner by charge injection increases.
Since the reverse transcription rate fluctuates due to the influence of various factors, it is difficult to predict the amount of fluctuation in the reverse transcription rate by detecting the fluctuation of a part of the elements that affect the reverse transcription.
以下、ブラック用作像装置10Kが有するブラック用感光体1K上のトナー像を中間転写ベルト6に一次転写するブラック用転写ニップでのマゼンタトナーの逆転写について説明する。
なお、ブラック用作像装置10Kは、四つの作像装置10(Y,C,M,K)のうち中で最下流側となる位置に配置されている。このため、ブラック用転写ニップではブラック以外の他の三色(イエロー、シアン、マゼンタ)のトナー像のそれぞれについての逆転写が考えられる。しかし、ここでは、ブラック用作像装置10Kに対して一つ上流側の作像装置10であるマゼンタ用作像装置10Mで作像されたマゼンタトナーの逆転写について説明する。
In the following, reverse transfer of magenta toner at the black transfer nip for primarily transferring the toner image on the
Note that the black
図5は、中間転写ベルト6に対して、マゼンタ用感光体1M上のトナー像が転写されるマゼンタ用転写ニップ60Mと、ブラック用感光体1K上のトナー像が転写されるブラック用転写ニップ60Kと、の近傍の拡大説明図である。
FIG. 5 shows a magenta transfer nip 60M to which the toner image on the magenta photoreceptor 1M is transferred to the intermediate transfer belt 6, and a black transfer nip 60K to which the toner image on the
図5に示すように、マゼンタ用感光体1M上のマゼンタトナー像(Sm)は、マゼンタ用転写ニップ60Mで中間転写ベルト6に転写され、中間転写ベルト6の表面移動によって搬送され、ブラック用転写ニップ60Kを通過する。そして、ブラック用転写ニップ60Kを通過するときに、マゼンタトナー像の一部がブラック用転写ニップ60Kにおける一次転写バイアス等によってブラック用感光体1Kへと逆転写される。
この逆転写はブラック用転写ニップ60K等の下流側転写ニップにおける一次転写電圧が高いほど多くなる傾向がある。このため、下流側転写ニップにおける一次転写電圧が変動すると下流側転写ニップに進入したトナー量に対する逆転写したトナー量の割合(以下、「逆転写率」と呼ぶ)も変動する。
As shown in FIG. 5, the magenta toner image (Sm) on the magenta photoreceptor 1M is transferred to the intermediate transfer belt 6 at the magenta transfer nip 60M, conveyed by the surface movement of the intermediate transfer belt 6, and transferred to black. Passes through the
This reverse transfer tends to increase as the primary transfer voltage in the downstream transfer nip such as the black transfer nip 60K increases. For this reason, when the primary transfer voltage in the downstream transfer nip varies, the ratio of the reversely transferred toner amount to the toner amount entering the downstream transfer nip (hereinafter referred to as “reverse transfer rate”) also varies.
逆転写率は、一次転写電圧が変動すると変動し、この一次転写電圧は、定電流制御では一次転写ローラ17と一次転写ニップで対向する感光体1の表面電位が変動すると変動する。ここで、感光体1の表面電位とは、一様帯電された後に露光された感光体1の表面上の露光された部分とそれ以外の部分との平均電位である。
さらに、感光体1の表面電位は、経時変化や環境変化に起因して現像装置3内のトナーの帯電量が変動すると変動する。
The reverse transfer rate fluctuates when the primary transfer voltage fluctuates, and this primary transfer voltage fluctuates when the surface potential of the
Further, the surface potential of the
まず、トナーの帯電量の変動に起因する感光体1の表面電位の変動について説明する。
図6は、定電流制御における感光体1の表面電位の変動による一次転写電圧の変動を示す説明図である。
トナーの帯電量が大きいと感光体1の表面電位の絶対値が高くなり、トナーの帯電量が小さいと感光体1の表面電位の絶対値が低くなる。これは以下の理由による。
First, fluctuations in the surface potential of the
FIG. 6 is an explanatory diagram showing fluctuations in the primary transfer voltage due to fluctuations in the surface potential of the
When the charge amount of the toner is large, the absolute value of the surface potential of the
現像装置3内のトナーは、経時で劣化や環境変化によって帯電性が低下し、帯電量が低下する。トナーの帯電量が低下すると、同じ現像ポテンシャル(現像バイアスVbと露光部電位VLとの電位差)であっても、より多くのトナーを現像することができ、現像能力が高くなる。このため、同じ画像濃度を得るために必要な現像ポテンシャルは低い値となる。
The toner in the developing
プロセスコントロールでは、地肌ポテンシャル(現像バイアスVbと帯電電位Vdとの電位差)を一定にした状態で、現像バイアスVb及び帯電電位Vdを水準振りした階調パターン像を作像して、濃度を読み取ることで濃度調整を行う。
トナーの帯電量が小さく、現像能力が高い状態であると、プロセスコントロールの制御によって、低い値の現像ポテンシャルに対応した現像バイアスVb及び帯電電位Vdに設定される。このとき、帯電電位Vdは、図6(b)中のVd2のように、マイナス極性(トナーの正規帯電極性)側の値であって、その絶対値は低い値に設定される。
一方、トナーの帯電量が大きく、現像能力が低い状態であると、プロセスコントロールの制御によって、高い値の現像ポテンシャルに対応した現像バイアスVb及び帯電電位Vdに設定される。このとき、帯電電位Vdは、図6(a)中のVd1のように、マイナス極性(トナーの正規帯電極性)側の値で有って、その絶対値は高い値に設定される。
In the process control, with the background potential (potential difference between the developing bias Vb and the charging potential Vd) kept constant, a density pattern is read by creating a gradation pattern image with the developing bias Vb and the charging potential Vd leveled. Adjust the density with.
When the charge amount of the toner is small and the developing ability is high, the development bias Vb and the charging potential Vd corresponding to the low development potential are set by the process control. At this time, the charging potential Vd is a value on the negative polarity (regular charging polarity of toner) side, as shown by Vd2 in FIG. 6B, and its absolute value is set to a low value.
On the other hand, when the charge amount of the toner is large and the developing ability is low, the development bias Vb and the charging potential Vd corresponding to the high value development potential are set by the control of the process control. At this time, the charging potential Vd has a value on the negative polarity (normal charging polarity of toner) side as Vd1 in FIG. 6A, and its absolute value is set to a high value.
このような感光体1の表面電位の変動に対して、定電流制御においては、図6に示すように、ある一定の電位差ΔVを生じさせるため、一次転写電圧(V11、V12)は感光体1の表面電位の絶対値が高いほど低い値となる。よって、図6に示す例においては、帯電電位Vdの絶対値が高い値(Vd1)のときの一次転写電圧(V11)よりも、帯電電位Vdの絶対値が低い値(Vd2)のときの一次転写電圧(V12)の方が高い値となる。
In response to such a change in the surface potential of the
次に、一次転写電圧の変動に起因する逆転写率の変動について説明する。
図7は、下流側転写ニップの一次転写電圧の変動と、上流側トナー像の逆転写率の変動との関係を示すグラフである。図7中の(1)のグラフは、上流側トナー像の帯電量が大きい場合のグラフであり、(2)のグラフは、上流側トナー像の帯電量が小さい場合のグラフである。
Next, the variation in the reverse transfer rate due to the variation in the primary transfer voltage will be described.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the change in the primary transfer voltage of the downstream transfer nip and the change in the reverse transfer rate of the upstream toner image. The graph (1) in FIG. 7 is a graph when the charge amount of the upstream toner image is large, and the graph (2) is a graph when the charge amount of the upstream toner image is small.
マゼンタ用転写ニップ60M等の上流側転写ニップで転写された上流側トナー像はマイナスに帯電しているが、ブラック用転写ニップ等の下流側転写ニップで印加される一次転写電圧に応じて逆転写率が異なる。
図7に示すグラフ中の領域Aでは、下流側転写ニップでの一次転写電圧があまり高くない領域ため、一次転写電圧を変化させても上流側トナー像の逆転写率がほとんど変化しない。一方、図7に示すグラフ中の領域Bでは、一次転写電圧が高いほど逆転写率が高くなる傾向がある。これは、一次転写電圧が高くなることで、下流側転写ニップでの放電による電荷注入で注入される電荷量が多くなり、逆帯電(プラス帯電)するトナーが増えるため、一次転写電圧が高いほど逆転写率が増加してしまう。
The upstream toner image transferred at the upstream transfer nip such as the magenta transfer nip 60M is negatively charged, but reverse transfer is performed according to the primary transfer voltage applied at the downstream transfer nip such as the black transfer nip. The rate is different.
In the area A in the graph shown in FIG. 7, since the primary transfer voltage at the downstream transfer nip is not so high, the reverse transfer rate of the upstream toner image hardly changes even when the primary transfer voltage is changed. On the other hand, in the region B in the graph shown in FIG. 7, the reverse transfer rate tends to increase as the primary transfer voltage increases. This is because as the primary transfer voltage increases, the amount of charge injected by charge injection by discharge at the downstream transfer nip increases, and the amount of toner that is reversely charged (plus charged) increases. The reverse transfer rate increases.
領域Aでの一次転写電圧が0[V]のときでも、感光体1と中間転写ベルト6との線速差によってせん断力が生じることで、逆転写率が0[%]にならないことがある。
領域Bでの一次転写電圧の増加に対する逆転写率の増加量については、中間転写ベルト6の抵抗値、一次転写ローラ17の抵抗値、一次転写ローラ17と感光体1との位置関係によって変化する。
本実施形態のプリンタ100では次のような設定となっていた。中間転写ベルト6の体積抵抗率が1.0×1010.5[Ω・cm]であり、一次転写ローラ17の体積抵抗率が1.0×107[Ω・cm]で、一次転写ローラ17の中心位置が感光体1の中心位置に対して水平方向に3[mm]下流側となるように設置されていた。このようなプリンタ100では、上流側トナー像のトナーの帯電量が小さい状態(図中(2)のグラフ)で、一次転写電圧が領域Bでグラフが直線近似となる範囲での一次転写電圧に対する逆転写率の増加率は0.01[%/V]となった。このとき、上流側トナー像の下流側転写ニップの上流側における中間転写ベルト6上のトナー(一次転写後のトナー)帯電量は、−50[μC/g]であった。
Even when the primary transfer voltage in the region A is 0 [V], the reverse transfer rate may not become 0 [%] due to the shear force generated by the linear velocity difference between the
The amount of increase in the reverse transfer rate with respect to the increase in the primary transfer voltage in the region B varies depending on the resistance value of the intermediate transfer belt 6, the resistance value of the
The
下流側転写ニップにおける一次転写電圧が高いほど逆転写率は高くなるが、下流側転写ニップ通過前の上流側トナー像のトナー帯電量の絶対値が大きい場合、図7中の(1)のグラフで示すように、一次転写電圧に対する逆転写率の傾きは緩やかになる。ここで、上流側トナー像のトナー帯電量の絶対値とは、トナーの正規帯電極性側の値であり、本実施形態ではマイナス極性の帯電量である。そして、この上流側トナー像のトナー帯電量が大きいほど、下流側転写ニップで放電が発生しても逆帯電(プラス帯電)し難いため、一次転写電圧に対する逆転写率の傾きは緩やかになる。 The higher the primary transfer voltage at the downstream transfer nip, the higher the reverse transfer rate, but when the absolute value of the toner charge amount of the upstream toner image before passing through the downstream transfer nip is large, the graph of (1) in FIG. As shown, the slope of the reverse transfer rate with respect to the primary transfer voltage becomes gentle. Here, the absolute value of the toner charge amount of the upstream toner image is a value on the normal charge polarity side of the toner, and in this embodiment, is a negative polarity charge amount. As the toner charge amount of the upstream toner image is larger, reverse charge (plus charge) is less likely to occur even if a discharge occurs in the downstream transfer nip, and the slope of the reverse transfer rate with respect to the primary transfer voltage becomes gentler.
上流側トナー像のトナー帯電量は、マゼンタ用作像装置10M等の上流側作像装置の現像装置3内でのトナー帯電量の変動によって変動する。
例えば、低温低湿環境において上流側作像装置が有する現像装置3内のトナー帯電量が大きくなると、そのトナーによって作像される上流側トナー像のトナー帯電量は大きくなり、下流側転写ニップにおける逆転写率は高くなり難い。
The toner charge amount of the upstream toner image varies depending on the fluctuation of the toner charge amount in the developing
For example, when the toner charge amount in the developing
次に、感光体1の表面層の膜厚変動に起因する逆転写率の変動について説明する。
図8は、定電流制御における感光体1の表面層の層厚の変動による定電流制御における一次転写電圧の変動を示す説明図である。
Next, fluctuations in the reverse transfer rate caused by fluctuations in the film thickness of the surface layer of the
FIG. 8 is an explanatory diagram showing fluctuations in the primary transfer voltage in constant current control due to fluctuations in the layer thickness of the surface layer of the
感光体1の表面層の膜厚が厚いと感光体1の静電容量は低くなる。これは、以下の理由による。静電容量は以下の(1)式で表すことができる。
C=ε・S/d ・・・・・(1)
上記(1)式において、「C」は静電容量、「ε」は誘電率、「S」は感光体1の表面積、「d」は感光体1の表面層の膜厚である。
When the surface layer of the
C = ε · S / d (1)
In the above equation (1), “C” is the capacitance, “ε” is the dielectric constant, “S” is the surface area of the
コンデンサモデルにおける電位と電荷との関係は以下の(2)式のようになる。
Q=C・V ・・・・・(2)
上記(2)式において、「Q」は電荷量、「V」は電位である。
また、電荷と電流との関係式は関係は以下の(3)式のようになる。
Q=I・t ・・・・・(3)
上記(3)式において、「I」は電流、「t」は時間である。
The relationship between potential and charge in the capacitor model is as shown in the following equation (2).
Q = C ・ V (2)
In the above equation (2), “Q” is a charge amount, and “V” is a potential.
Further, the relational expression between the charge and the current is as shown in the following expression (3).
Q = I · t (3)
In the above equation (3), “I” is current and “t” is time.
上記(1)〜(3)式の関係より、電流値を「I」とすると、以下の(4)式の関係が成り立つ。
I=ε・S・V/(d・t) ・・・・・(4)
From the relationship of the above formulas (1) to (3), when the current value is “I”, the relationship of the following formula (4) is established.
I = ε · S · V / (d · t) (4)
上記(4)式より、感光体1の表面層の膜厚が厚い場合、「d」の値が大きくなるため定電流制御で同じ電流「I」を流すためには電圧「V」を大きくする必要がある。このため同じ転写電流値でも感光体1の表面層の膜厚が厚いと図8(b)に示すように転写電圧(V13)が上昇し、定電流制御の目標電流値が低い電流値でもすぐに転写率が立上ってしまう。
一方、感光体1の表面層の膜厚が経時の削れによって薄くなった場合、図8(a)で示すように転写電圧(V11)が低下するため、高い電流値でなければ、一次転写部材と像担持体との電位差が高くならず転写率が立上らなくなる。よって、感光体1の表面層の膜厚が薄くなると、所望の転写率を得るために最適な電流値(定電流制御の目標電流の値)が、膜厚が厚いときとは異なる場合が存在する。
From the above equation (4), when the surface layer of the
On the other hand, when the film thickness of the surface layer of the
このように、転写率の立ち上り方が感光体1の表面層の膜厚で異なるということは、下流側転写ニップを形成する感光体1の表面層の膜厚によって、下流側転写ニップにおける逆転写率も異なる可能性がある。
すなわち、感光体1の表面層の膜厚が厚い使用初期の状態では、ある目標電流値による定電流制御を行ったときの一次転写電圧が大きくなるため、逆転写率は高くなり易い傾向となると考えられる。一方、感光体1の表面層の膜厚が使用により削れて薄くなった経時使用後の状態では、逆転写率は低くなり易い傾向となると考えられる。
As described above, the way in which the transfer rate rises differs depending on the film thickness of the surface layer of the
That is, in the initial use state where the surface layer of the
なお、下流側転写ニップを形成する感光体1の表面層の膜厚が厚く、逆転写率が高くなり易い状態であっても、上流側トナー像のトナー帯電量が大きければ、逆転写率の上昇は抑制される。また、下流側転写ニップを形成する感光体1の表面層の膜厚が薄くなり、逆転写率が低くなり易い状態であっても、上流側トナー像のトナー帯電量が小さければ、逆転写率は上昇する。
Even if the thickness of the surface layer of the
図1は、中間転写ベルト6の表面上における四つの一次転写ニップ60(Y,C,M,K)と、光学センサ151による検知位置との拡大説明図である。
図1に示すように、それぞれの一次転写ニップ60同士の間で、中間転写ベルト6上のトナー付着量を検出する転写ニップ下流側光学センサ152(Y,C,M)を備える。
このような構成により、他の一次転写ニップ60の下流側に位置する一次転写ニップ60(Y,C,M,K)を通過する前後での上流側トナー像のトナー付着量をそれぞれ検出し、一次転写ニップ60を通過する前後でのトナー付着量の変動を検出できる。
FIG. 1 is an enlarged explanatory view of four primary transfer nips 60 (Y, C, M, K) on the surface of the intermediate transfer belt 6 and detection positions by the
As shown in FIG. 1, a transfer nip downstream side optical sensor 152 (Y, C, M) for detecting the toner adhesion amount on the intermediate transfer belt 6 is provided between the primary transfer nips 60.
With such a configuration, the toner adhesion amount of the upstream toner image before and after passing through the primary transfer nip 60 (Y, C, M, K) located downstream of the other primary transfer nip 60 is detected, It is possible to detect a change in the toner adhesion amount before and after passing through the primary transfer nip 60.
詳しくは、シアン用転写ニップ60Cを通過する前の上流側トナー像であるイエロートナー像(イエロー用階調パターン像Sy)のトナー付着量は、イエロー転写ニップ下流側光学センサ152Yによって検出できる。また、シアン用転写ニップ60Cを通過した後のイエロートナー像のトナー付着量は、シアン転写ニップ下流側光学センサ152Cによって検出できる。
同様に、マゼンタ用転写ニップ60Mを通過する前の上流側トナー像(Sy,Sc)のトナー付着量は、シアン転写ニップ下流側光学センサ152Cによって検出できる。また、マゼンタ用転写ニップ60Mを通過した後の上流側トナー像(Sy,Sc)のトナー付着量は、マゼンタ転写ニップ下流側光学センサ152Mによって検出できる。
Specifically, the toner adhesion amount of the yellow toner image (yellow gradation pattern image Sy) that is the upstream toner image before passing through the cyan transfer nip 60C can be detected by the yellow transfer nip downstream
Similarly, the toner adhesion amount of the upstream toner image (Sy, Sc) before passing through the magenta transfer nip 60M can be detected by the cyan transfer nip downstream
さらに、ブラック用転写ニップ60Kを通過する前の上流側トナー像(Sy,Sc,Sm)のトナー付着量は、マゼンタ転写ニップ下流側光学センサ152Mによって検出できる。そして、ブラック用転写ニップ60Kを通過した後の上流側トナー像(Sy,Sc,Sm)のトナー付着量は、光学センサ151によって検出できる。
Further, the toner adhesion amount of the upstream toner image (Sy, Sc, Sm) before passing through the black transfer nip 60K can be detected by the magenta transfer nip downstream
制御部500は、下流側転写ニップを通過する前の上流側トナー付着量の検出値と、下流側転写ニップを通過した後の上流側トナー付着量の検出値とに基づいて、当該下流側転写ニップにおける上流側トナー像の逆転写率を算出する。
下流側転写ニップを通過する前の上流側トナー付着量をT1[g/cm2]とし、下流側転写ニップを通過した後の上流側トナー付着量をT2[g/cm2]としたときに、逆転写率Ta[%]は以下の(5)式で算出できる。
Ta=(T1−T2)/T1×100 ・・・・・(5)
Based on the detected value of the upstream toner adhesion amount before passing through the downstream transfer nip and the detected value of the upstream toner adhesion amount after passing through the downstream transfer nip, the
When the upstream toner adhesion amount before passing through the downstream transfer nip is T1 [g / cm 2 ] and the upstream toner adhesion amount after passing through the downstream transfer nip is T2 [g / cm 2 ]. The reverse transfer rate Ta [%] can be calculated by the following equation (5).
Ta = (T1-T2) / T1 × 100 (5)
タンデム中間転写方式のプリンタ100において、フルカラー画像の作像時では、最上流側の一次転写ニップ60(Y)から二次転写ニップまで、三つの一次転写ニップ60(C,M,K)を通過する。
In the tandem intermediate
従来のタンデム中間転写方式の画像形成装置では、ブラック用転写ニップ60Kより下流側の光学センサ151のみで階調パターン像を読み取っていた。この方法では、上流側トナー像(階調パターン像)を形成するトナーが、どの一次転写ニップ60でどのくらい逆転写されたのか分からないまま、最終的に最下流の一次転写ニップ60(K)を通過後に上流側トナー像のトナー付着量を読み取ることになる。
In the conventional tandem intermediate transfer type image forming apparatus, the gradation pattern image is read only by the
一方、図1に示す本実施形態のプリンタ100では、各一次転写ニップ60の間に転写ニップ下流側光学センサ152(Y,C,M)を設け、最下流側の一次転写ニップ60の下流側には光学センサ151を備えている。これにより、上流側トナー像(階調パターン像)を形成するトナーが、どの一次転写ニップ60でどのくらい逆転写されたのか検出可能となる。
On the other hand, in the
プリンタ100は、図1に示すように、それぞれの一次転写ニップ60(Y,C,M,K)の間で画像濃度(トナー付着量)を読み取る構成である。また、各転写ニップ下流側光学センサ152(Y,C,M)が画像濃度を読み取るセンサ読み取り位置の中間転写ベルト6の裏側にはレーザーの反射光を安定させるためのセンサ対向部材153(Y,C,M)が配置されている。
このセンサ対向部材153(Y,C,M)は、図1に示す構成例では直方体の非回転部材としてベルトと摺擦することになるが、ローラ部材とすることでベルトとの摺擦がなくなり、ベルトの長寿命化を図ることができる。
As shown in FIG. 1, the
In the configuration example shown in FIG. 1, the sensor facing member 153 (Y, C, M) slides on the belt as a non-rotating member having a rectangular parallelepiped shape. However, the roller facing member eliminates friction with the belt. The life of the belt can be extended.
図9は、モノクロ画像の作像時の中間転写ベルト6の表面上における四つの一次転写ニップ60(Y,C,M,K)と、光学センサ151による検知位置との拡大説明図である。
図9に示すように、モノクロ画像を作像するときには、カラー画像を一次転写する際に用いる一次転写ローラ17(Y,C,M)が中間転写ベルト6から離間する。これにより、図9に示すように、カラー画像用の感光体1(Y,C,M)及び一次転写ローラ17(Y,C,M)が中間転写ベルト6に対して非接触となる。
非接触とすることで、必要な時以外に互いが摺擦することを防止し、感光体1(Y,C,M)及び一次転写ローラ17(Y,C,M)と、中間転写ベルト6との長寿命化を図ることができる。
FIG. 9 is an enlarged explanatory view of the four primary transfer nips 60 (Y, C, M, K) on the surface of the intermediate transfer belt 6 and the detection position by the
As shown in FIG. 9, when creating a monochrome image, the primary transfer roller 17 (Y, C, M) used for primary transfer of the color image is separated from the intermediate transfer belt 6. Accordingly, as shown in FIG. 9, the color image photoreceptor 1 (Y, C, M) and the primary transfer roller 17 (Y, C, M) are not in contact with the intermediate transfer belt 6.
The non-contact prevents the rubbing against each other except when necessary, and the photoreceptor 1 (Y, C, M), the primary transfer roller 17 (Y, C, M), and the intermediate transfer belt 6. And a longer life.
また、図1及び図9に示すように、センサ対向部材153(Y,C,M)は、それぞれの上流側に位置する一次転写ローラ17(Y,C,M)の接離動作に同期して、中間転写ベルト6に対して接離する。これにより、モノクロ画像を作像するときには、図9に示すように、センサ対向部材153(Y,C,M)が中間転写ベルト6から離間した状態になる。これにより、必要な時以外に互いが摺擦することを防止し、センサ対向部材153(Y,C,M)と中間転写ベルト6との長寿命化を図ることができる。 Further, as shown in FIGS. 1 and 9, the sensor facing member 153 (Y, C, M) is synchronized with the contact / separation operation of the primary transfer roller 17 (Y, C, M) located on the upstream side thereof. Thus, the intermediate transfer belt 6 is brought into contact with and separated from the intermediate transfer belt 6. Accordingly, when a monochrome image is formed, the sensor facing member 153 (Y, C, M) is in a state of being separated from the intermediate transfer belt 6 as shown in FIG. Thereby, it is possible to prevent the sensor facing members 153 (Y, C, M) and the intermediate transfer belt 6 from extending their lives by preventing them from rubbing each other except when necessary.
また、光学センサ151及び転写ニップ下流側光学センサ152(Y,C,M)のそれぞれと、中間転写ベルト6との間には、不図示のシャッター部材が設けられている。そして、各センサ(151、152)において、画像濃度(トナー付着量)を読み込まないときには、シャッター部材によってセンサと中間転写ベルト6との間を遮蔽し、飛散トナーがセンサに付着することを防止する。
Further, a shutter member (not shown) is provided between each of the
センサ対向部材153(Y,C,M)の電気抵抗は、一次転写ローラ17の電気抵抗よりも高くしておくことが望ましい。これにより、一次転写バイアス印加時に生じる電荷が感光体1ではなく、センサ対向部材153(Y,C,M)に流れ込むことを防止できる。
特に一次転写ローラ17が金属ローラで、中間転写ベルト6の内側の表面抵抗が1.0×1010[Ω/□]の場合には、センサ対向部材153(Y,C,M)に電荷が流れこみ易い。このため、センサ対向部材153(Y,C,M)の体積抵抗率を1.0×107[Ω・cm]以上にすることが望ましい。
It is desirable that the electrical resistance of the sensor facing member 153 (Y, C, M) be higher than the electrical resistance of the
In particular, when the
図10は、下流側転写ニップの逆転写率算出結果による転写電流値制御を示す説明図である。
まず、プロセスコントロール時において現像バイアスVbと帯電電位Vdとを水準振りした上流側トナー像の階調パターン像が中間転写ベルト6上に転写される。そして、下流側転写ニップの上流側と下流側とにそれぞれ配置されたセンサ(151、152)によって、画像濃度が読み取られる。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing transfer current value control based on the calculation result of the reverse transfer rate of the downstream transfer nip.
First, the gradation pattern image of the upstream toner image in which the developing bias Vb and the charging potential Vd are leveled is transferred onto the intermediate transfer belt 6 during process control. Then, the image density is read by sensors (151 and 152) arranged on the upstream side and the downstream side of the downstream transfer nip, respectively.
上流側トナー像がマゼンタ用階調パターン像Smの場合、下流側転写ニップであるブラック用転写ニップ60Kでの逆転写率(Tam)は、次の(6)式によって算出できる。
Tam=(T1m−T2m)/T1m×100 ・・・・・(6)
上記(6)式において、「T1m」は、マゼンタ転写ニップ下流側光学センサ152Mによって検出されたマゼンタ用階調パターン像Smのトナー付着量である。また、「T2m」は、光学センサ151によって検出されたマゼンタ用階調パターン像Smのトナー付着量である。
When the upstream toner image is the magenta gradation pattern image Sm, the reverse transfer rate (Tam) at the black transfer nip 60K that is the downstream transfer nip can be calculated by the following equation (6).
Tam = (T1m−T2m) / T1m × 100 (6)
In the above equation (6), “T1m” is the toner adhesion amount of the magenta gradation pattern image Sm detected by the magenta transfer nip downstream
また、このとき同時に二次転写の位置で狙いのトナー付着量になるような現像バイアスVbと帯電電位Vdとが、上述したプロセスコントロールにおいて、光学センサ151の検出結果に基づいて決定される。
ここで決定された現像バイアスVbと帯電電位Vdとの条件で、ブラック用転写ニップ60K等の下流側転写ニップでの逆転写率を各センサ(151、152)の検出結果に基づいて算出する。
At the same time, the development bias Vb and the charging potential Vd that attain the target toner adhesion amount at the secondary transfer position are determined based on the detection result of the
Under the conditions of the development bias Vb and the charging potential Vd determined here, the reverse transfer rate at the downstream transfer nip such as the black transfer nip 60K is calculated based on the detection results of the sensors (151 and 152).
経時や環境変動によって逆転写率が上昇し、逆転写率が予め設定された閾値を超えた場合には、逆転写率が閾値を超えた下流側転写ニップにおける定電流制御の目標電流値を低くするように制御する。
定電流制御の目標電流値を低くする制御を行うことで、その下流側転写ニップにおける一次転写電圧が図10に示すように制御前よりも低くなり、逆転写率を下げることができる。しかし、一次転写電圧を低くすると、その下流側転写ニップを形成する感光体1から中間転写ベルト6への一次転写率も低下してしまうおそれがある。
If the reverse transfer rate increases due to aging or environmental changes and the reverse transfer rate exceeds a preset threshold, the target current value for constant current control in the downstream transfer nip where the reverse transfer rate exceeds the threshold is lowered. Control to do.
By performing control to lower the target current value of constant current control, the primary transfer voltage in the downstream transfer nip becomes lower than before control as shown in FIG. 10, and the reverse transfer rate can be lowered. However, if the primary transfer voltage is lowered, the primary transfer rate from the
図11は、下流側転写ニップの定電流制御の目標値を変化させて、一次転写電圧が変化したときの一次転写電圧の変化に対する転写率の関係の一例を示すグラフである。図11中の破のグラフが一次転写の転写率(以下、「通常の転写率」ともいう)の変動を示している。 FIG. 11 is a graph showing an example of the relationship between the transfer rate and the change in the primary transfer voltage when the primary transfer voltage is changed by changing the target value of constant current control in the downstream transfer nip. The broken graph in FIG. 11 shows the fluctuation of the transfer rate of the primary transfer (hereinafter also referred to as “normal transfer rate”).
図11に示すように、通常の転写率は、転写電圧の増加に対して山なりの放物線を描くように変化する。このため、図11中の「α1」と「α2」との間の範囲のように転写率が高い範囲においては、転写電圧の変動に対する転写率の変動幅は小さくなる。また、転写率が最大となる転写電圧よりも転写電圧が大きくなると、転写率が低下する。図11は、転写電圧以外は一定の場合のグラフであり、転写電圧の変動に対する転写率の変動の関係は図11に示すような関係で一定ではなく、下流側転写位置で転写されるトナーの帯電量や使用環境の変動等で変動する。 As shown in FIG. 11, the normal transfer rate changes so as to draw a mountain parabola as the transfer voltage increases. For this reason, in the range where the transfer rate is high, such as the range between “α1” and “α2” in FIG. 11, the fluctuation range of the transfer rate with respect to the change in transfer voltage is small. In addition, when the transfer voltage becomes larger than the transfer voltage at which the transfer rate is maximized, the transfer rate is lowered. FIG. 11 is a graph in a case where the transfer voltage is constant except for the transfer voltage. The relationship of the transfer rate fluctuation to the transfer voltage fluctuation is not constant as shown in FIG. 11, and the toner transferred at the downstream transfer position is not constant. It fluctuates due to changes in the charge amount and usage environment.
一方、逆転写率は、図10に示すように、下流側転写位置の転写電圧が低い範囲ではほぼ一定で、転写電圧がある値よりも大きくなると、転写電圧の増加量に対して高い割合の増加量で逆転写率が直線的に上昇する。
図10は、転写電圧以外は一定の場合のグラフであり、転写電圧の変動に対する逆転写率の変動の関係は図10に示すような関係で一定ではなく、下流側転写位置を通過する上流側トナー像を形成するトナーの帯電量や使用環境の変動等で変動する。よって、下流側転写位置の転写電圧が変動しなくても上流側トナー像を形成するトナーの帯電量や使用環境の変動等により逆転写率が悪化することがある。
On the other hand, as shown in FIG. 10, the reverse transfer rate is substantially constant in the range where the transfer voltage at the downstream transfer position is low, and when the transfer voltage becomes larger than a certain value, the reverse transfer rate is high with respect to the increase amount of the transfer voltage. The reverse transcription rate increases linearly with increasing amount.
FIG. 10 is a graph in a case where the transfer voltage is constant except for the transfer voltage, and the relationship of the reverse transfer rate variation to the transfer voltage variation is not constant as shown in FIG. 10, but the upstream side passing through the downstream transfer position. It fluctuates due to fluctuations in the charge amount of the toner forming the toner image and the usage environment. Therefore, even if the transfer voltage at the downstream transfer position does not fluctuate, the reverse transfer rate may deteriorate due to fluctuations in the charge amount of the toner forming the upstream toner image, the usage environment, and the like.
上流側トナー像を形成するトナーの帯電量や使用環境の変動等により逆転写率が悪化したときの下流側転写手段の転写電圧は、以下の三つの範囲の何れかに含まれる。
一つ目は、図11中の「α1」と「α2」との間のように転写電圧の変動に対する転写率の変動幅が小さい範囲である。
二つ目は、上記一つ目の範囲よりも転写電圧が高い範囲(図11中の「α2」よりも左側の範囲)である。
三つ目は、上記一つ目の範囲よりも転写電圧の値が低い範囲(図11中の「α1」よりも左側の範囲)である。
The transfer voltage of the downstream transfer unit when the reverse transfer rate is deteriorated due to the charge amount of the toner forming the upstream toner image or the change in the use environment is included in any of the following three ranges.
The first is a range where the fluctuation range of the transfer rate with respect to the fluctuation of the transfer voltage is small as between “α1” and “α2” in FIG.
The second is a range where the transfer voltage is higher than the first range (the range on the left side of “α2” in FIG. 11).
The third is a range where the transfer voltage value is lower than the first range (a range on the left side of “α1” in FIG. 11).
逆転写率が悪化したときの下流側転写手段の転写電圧の値が、上記一つ目の範囲に含まれる場合、転写電圧を下げることによる逆転写率を低減する効果は大きく、転写電圧を下げることによる通常の転写率が変動する影響は小さくなる。このため、下流側転写位置での転写電圧を下げるように定電流制御の目標電流の値を下げる制御を行うことによって、下流側転写位置での通常の転写率を維持しつつ逆転写率を下げることができる。
一般的に、定電流制御における目標電流値は、通常の転写率が高い電位差を確保できるように設定されている。このため、逆転写率が悪化したときの下流側転写手段の転写電圧が、上記一つ目の範囲に含まれる可能性は高い。
When the value of the transfer voltage of the downstream transfer means when the reverse transfer rate is deteriorated is included in the first range, the effect of reducing the reverse transfer rate by reducing the transfer voltage is large, and the transfer voltage is lowered. The influence of fluctuation of the normal transfer rate due to this is reduced. Therefore, the reverse transfer rate is lowered while maintaining the normal transfer rate at the downstream transfer position by performing control to lower the target current value of the constant current control so as to lower the transfer voltage at the downstream transfer position. be able to.
Generally, the target current value in the constant current control is set so as to ensure a potential difference with a high normal transfer rate. For this reason, there is a high possibility that the transfer voltage of the downstream transfer means when the reverse transfer rate is deteriorated is included in the first range.
逆転写率が悪化したときの転写電圧が、上記二つ目の範囲に含まれる場合は、通常の転写率が最大となる転写電圧よりも高い範囲となるため、転写電圧を下げるほど通常の転写率も高くなる。このため、下流側転写位置での転写電圧を下げるように定電流制御の目標電流の値を下げる制御を行うことによって、下流側転写位置での通常の転写率を向上させつつ逆転写率を下げることができる。 When the transfer voltage when the reverse transfer rate deteriorates is included in the second range, the transfer voltage is higher than the transfer voltage at which the normal transfer rate is maximized. The rate will also be high. Therefore, the reverse transfer rate is lowered while improving the normal transfer rate at the downstream transfer position by performing control to lower the target current value of the constant current control so as to lower the transfer voltage at the downstream transfer position. be able to.
逆転写率が悪化したときの転写電圧が、上記三つ目の範囲に含まれる場合、目標電流の値を下げることで下流側転写位置での転写率が下がり、所望の濃度のトナー像が得られなくなる可能性がある。この場合は、濃度調整によって、下流側の感光体1に形成されるトナー像のトナー付着量を増やすように作像条件を設定することで補填することが可能である。
If the transfer voltage when the reverse transfer rate deteriorates is included in the third range, the transfer rate at the downstream transfer position is lowered by lowering the target current value, and a toner image with a desired density is obtained. It may not be possible. In this case, it is possible to compensate by setting the image forming conditions so as to increase the toner adhesion amount of the toner image formed on the
プリンタ100では、逆転写率を下げるために定電流制御の目標電流値を下げる制御を行った場合には、プロセスコントロール終了時にもう一度、狙いのトナー付着量となる現像バイアスVbと帯電電位Vdとの条件でパターン像を中間転写ベルト6上に形成する。
In the
そして、定電流制御の目標電流値を下げる制御を行った下流側転写ニップで転写されたパターン像が、二次転写の位置でのトナー付着量が狙い通りになっているか光学センサ151でトナー付着量を確認する。仮に、狙いのトナー付着量になっていなければ、定電流制御の目標電流値を下げる制御を行った後の目標電流値でプロセスコントロールを実施し、狙いのトナー付着量となる現像バイアスVbと帯電電位Vdとの組み合わせを決定する。
これにより、上流側トナー像を形成するトナーが、下流側転写ニップでの逆転写率が増加することで、余計に消費されることを防止できる。
Then, the
As a result, the toner that forms the upstream toner image can be prevented from being excessively consumed due to an increase in the reverse transfer rate at the downstream transfer nip.
図8を用いて説明したように、特に経時において感光体1の表面層が削れて膜厚が薄くなってしまった際には、定電流制御における目標電流値に対する一次転写率の立ち上りが遅くなり、目標電流値を低く設定できない場合もある。この場合には、感光体1をプリンタ100から着脱する感光体ユニットの交換を促すことで余計なトナー消費を防止することができる。
As described with reference to FIG. 8, when the surface layer of the
このように本実施形態のプリンタ100は、一次転写ニップ60が定電流制御の画像形成装置である。そして、ブラック用転写ニップ60K等の下流側転写ニップでの逆転写率が増加することによってマゼンタ用作像装置10M等の上流側作像装置のトナーの浪費を抑制するものである。具体的には、下流側転写ニップに対して上流側と下流側とに画像濃度センサ(151、152)を配置している。そして、プロセスコントロールの際に、上流側作像装置で作像された上流側トナー像の下流側転写ニップにおける逆転写率を検出し、逆転写率が増加して閾値を超えたときには、下流側転写ニップでの定電流制御の目標電流値を低くする制御を実行している。
As described above, the
下流側転写ニップで転写されるトナー像を形成する現像装置3内の現像剤の経時劣化に伴ってトナー帯電量が低下してしまう場合は、プロセスコントロールによって感光体1の表面電位(非露光部)の絶対値が小さくなる。これにより、一次転写電圧が大きくなっていき、任意の目標電流値に対する逆転写率は悪化する。このような場合、プリンタ100では、プロセスコントロールの際に逆転写率が閾値を超えていることを検出する度に、下流側転写ニップにおける定電流制御の目標電流値を下げていく制御が実行されることになる。
When the toner charge amount decreases with the aging of the developer in the developing
なお、逆転写率が高くなることを抑制するために、トナーの帯電量が低下して感光体1の表面電位の絶対値が小さくなった場合でも逆転写が生じ難いように、下流側転写ニップの定電流制御における目標電流値を、予め低い値に設定しておく構成が考えられる。しかし、この構成では、下流側転写ニップにおける転写率を確保できなくなり、適切な設定が困難である。
また、転写電圧に対する転写率は、転写電圧が高くなるほど転写率も高くなる傾向があるが、転写電圧がある値となった状態を境に、転写電圧を高くしても転写率が高くならず、さらに転写電圧を上げると、転写率が低下する場合がある。下流側転写ニップにおける転写電圧と転写率との関係が、転写電圧が上記ある値となった状態よりも高い場合は、逆転写率を下げるために、目標電流値を下げても転写率の低下に繋がらず、逆転写率の低下と転写率の維持との両立を図れる場合がある。
In order to suppress an increase in the reverse transfer rate, the downstream transfer nip is arranged so that reverse transfer is unlikely to occur even when the toner charge amount decreases and the absolute value of the surface potential of the
In addition, the transfer rate with respect to the transfer voltage tends to increase as the transfer voltage increases. However, the transfer rate does not increase even if the transfer voltage is increased when the transfer voltage reaches a certain value. If the transfer voltage is further increased, the transfer rate may decrease. If the relationship between the transfer voltage and the transfer rate at the downstream transfer nip is higher than the transfer voltage reaches a certain value, the transfer rate will decrease even if the target current value is decreased to reduce the reverse transfer rate. In some cases, it is possible to achieve both reduction in the reverse transfer rate and maintenance of the transfer rate.
一方、感光体1の経時劣化によって、感光体1の表面層の膜が削れて薄膜化していく場合は、削れてなくなってしまった膜厚分だけ一次転写における電気抵抗が小さくなるため、一次転写の定電流制御において一次転写電圧が低くなる。このため、下流側転写ニップを形成する感光体1の表面層が薄膜化していく場合は、定電流制御における任意の目標電流値に対する逆転写率は生じ難くなる。しかし、転写電圧が低くなると、その下流側転写ニップで転写されるべき下流側トナー像の転写率が低下することが生じる。このため、下流側転写ニップを形成する感光体1の表面層が薄膜化する現象に対しては、下流側転写ニップにおける定電流制御の目標電流値を上げていく制御が実行されることになる。
目標電流値を上げる制御を行うと逆転写率は悪化する傾向にあるため、下流側トナー像の転写率を維持しつつ、逆転写率の悪化を抑制することが出来なくなった場合は、感光体ユニットの交換を促す。
On the other hand, when the film of the surface layer of the
When the control to increase the target current value is performed, the reverse transfer rate tends to deteriorate. Therefore, if the transfer rate of the downstream toner image can be maintained and the deterioration of the reverse transfer rate cannot be suppressed, the photoconductor Encourage unit replacement.
プリンタ100は、上述した制御を行うことにより、経時における感光体1の表面層の膜厚変動や現像剤劣化に伴う感光体1の帯電電位変動に対して、余計なトナーを消費することなく、安定した画像品質を提供できる。
プリンタ100では、濃度調整用パターン像である階調パターン像(Sy,Sc,Sm)が下流側転写ニップ(60C,60M,60K)を通過する前後のトナー付着量を検出し、その差に基づいて逆転写率を算出している。逆転写率の算出に用いるトナー像としては、階調パターン像に限るものではない。しかし、階調パターン像を逆転写率の算出に用いることで、逆転写率の算出用のトナー像を別途に作像する必要が無くなる。
By performing the above-described control, the
The
上述した実施形態のプリンタ100では、四つの一次転写ニップ60の全てが定電流制御を行う構成である。これに限るものではない。上流側に他の一次転写ニップ60のある下流側転写ニップの少なくとも一つが、定電流制御を行う構成であれば、本発明は適用可能である。
In the
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
表面移動する複数の感光体1等の潜像担持体の表面に、画像情報に基づいてトナー像をそれぞれ形成する複数の作像装置10等のトナー像形成手段と、潜像担持体上のトナー像を表面移動する中間転写ベルト6等の中間転写体にそれぞれ転写する複数の一次転写ローラ17及び不図示の一次転写電源等の転写手段と、中間転写体上のトナー像を用紙P等の記録媒体に転写する二次転写装置12等の記録媒体転写手段と、を有するプリンタ100等の画像形成装置において、複数の転写手段のうち、その転写手段よりも中間転写体の表面移動方向の上流側に少なくとも一つのマゼンタ用一次転写ローラ17M等の他の転写手段を有するブラック用一次転写ローラ17K等の下流側転写手段は、定電流制御によって転写電圧を制御し、下流側転写手段が転写を行うブラック用転写ニップ60K等の下流側転写位置の上流側の他の転写手段によって中間転写体に転写されたマゼンタ用階調パターン像Sm等の上流側トナー像が、下流側転写位置を通過する前後での上流側トナー像のトナー付着量の変動を検出するマゼンタ転写ニップ下流側光学センサ152M、光学センサ151及び制御部500等のトナー付着量変動検出手段を備え、下流側転写手段は、トナー付着量変動検出手段の検出結果に基づいて、定電流制御における目標電流の値を変更する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、下流側転写位置を通過する前後での上流側トナー像のトナー付着量の変動を検出することで、下流側転写位置での逆転写率を算出することができる。そして、逆転写率が予め設定された閾値を超えた場合には、下流側転写手段の定電流制御における目標電流の値を下げるように変更することで、下流側転写位置での転写電圧を下げ、逆転写率を下げることができる。これにより、下流側転写位置での逆転写率の上昇に起因して、上流側トナー像を作像するトナーを余計に消費することを抑制することが可能となる。
本体態様では、上述したように、その転写手段よりも中間転写体の表面移動方向の上流側に少なくとも一つの他の転写手段を有する下流側転写手段の、目標電流の値を下げる制御を行っている。下流側転写手段は定電流制御であるため目標電流の値を下げると、下流側転写位置での潜像担持体の電位と転写電圧との電位差が小さくなり、その結果、下流側転写位置での潜像担持体から中間転写体への通常の転写率が低下することが懸念される。
通常の転写率は、図11に示すように、転写電圧の増加に対して山なりの放物線を描くように変化する。このため、図11中の「α1」と「α2」との間の範囲のように転写率が高く山なりの頂上付近となる範囲では、転写電圧の変動に対する転写率の変動幅は小さくなる。すなわち、図11中の横軸方向の変化に対する縦軸方向の変化量は小さくなる。また、転写率が最大となる転写電圧よりも転写電圧が大きくなると、転写率が低下する。
図11は、転写電圧以外は一定の場合のグラフであり、転写電圧の変動に対する転写率の変動の関係は図11に示すような関係で一定ではなく、下流側転写位置で転写されるトナーの帯電量や使用環境の変動等で変動する。
一方、逆転写率は、図10に示すように、下流側転写位置の転写電圧が低い範囲ではほぼ一定で、転写電圧がある値よりも大きくなると、転写電圧の増加量に対して高い割合の増加量で逆転写率が直線的に上昇する。
図10は、転写電圧以外は一定の場合のグラフであり、転写電圧の変動に対する逆転写率の変動の関係は図10に示すような関係で一定ではなく、下流側転写位置を通過する上流側トナー像を形成するトナーの帯電量や使用環境の変動等で変動する。よって、下流側転写位置の転写電圧が変動しなくても上流側トナー像を形成するトナーの帯電量や使用環境の変動等により逆転写率が悪化することがある。
上流側トナー像を形成するトナーの帯電量や使用環境の変動等により逆転写率が悪化したときの下流側転写手段の転写電圧は、以下の三つの範囲の何れかに含まれる。
一つ目は、図11中の「α1」と「α2」との間のように転写電圧の変動に対する転写率の変動幅が小さい範囲である。
二つ目は、上記一つ目の範囲よりも転写電圧が高い範囲(図11中の「α2」よりも左側の範囲)である。
三つ目は、上記一つ目の範囲よりも転写電圧の値が低い範囲(図11中の「α1」よりも左側の範囲)である。
逆転写率が悪化したときの下流側転写手段の転写電圧の値が、上記一つ目の範囲に含まれる場合、転写電圧を下げることによる逆転写率を低減する効果は大きく、転写電圧を下げることによる通常の転写率が変動する影響は小さくなる。このため、下流側転写位置での転写電圧を下げるように定電流制御の目標電流の値を下げる制御を行うことによって、下流側転写位置での通常の転写率を維持しつつ逆転写率を下げることができる。
一般的に、定電流制御における目標電流値は、通常の転写率が高い電位差を確保できるように設定されている。このため、逆転写率が悪化したときの下流側転写手段の転写電圧が、上記一つ目の範囲に含まれる可能性は高い。
逆転写率が悪化したときの転写電圧が、上記二つ目の範囲に含まれる場合は、通常の転写率が最大となる転写電圧よりも高い範囲となるため、転写電圧を下げるほど通常の転写率も高くなる。このため、下流側転写位置での転写電圧を下げるように定電流制御の目標電流の値を下げる制御を行うことによって、下流側転写位置での通常の転写率を向上させつつ逆転写率を下げることができる。
逆転写率が悪化したときの転写電圧が、上記三つ目の範囲に含まれる場合、目標電流の値を下げることで下流側転写位置での通常の転写率が下がり、所望の濃度のトナー像が得られなくなる可能性がある。この場合は、濃度調整によって、潜像担持体に形成されるトナー像のトナー付着量を増やすように作像条件を設定することで補填することが可能である。
(態様B)
態様Aにおいて、複数の一次転写ローラ17及び不図示の一次転写電源等の転写手段のそれぞれの一次転写ニップ60等の転写位置に対して中間転写ベルト6等の中間転写体の表面移動方向下流側に、中間転写体の表面上のトナー像のトナー付着量を検出する転写ニップ下流側光学センサ152(Y,C,M)または光学センサ151等のトナー付着量検出センサを備え、制御部500等のトナー付着量変動検出手段は、ブラック用転写ニップ60K等の下流側転写位置の上流側に配置されたマゼンタ転写ニップ下流側光学センサ152M等のトナー付着量検出センサで検出されたマゼンタ用階調パターン像Sm等の上流側トナー像のトナー付着量と、下流側転写位置の下流側に配置された光学センサ151等のトナー付着量検出センサによって検出された上流側トナー像のトナー付着量と、の差を算出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、下流側転写位置での逆転写率を算出する構成を実現可能となる。
(態様C)
態様Bにおいて、転写ニップ下流側光学センサ152(Y,C,M)または光学センサ151等のトナー付着量検出センサと中間転写ベルト6等の中間転写体との間を遮蔽する不図示のシャッター部材等のセンサシャッター部材を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、センサシャッター部材を設けることで中間転写体上トナーがトナー付着量検出センサに付着してトナー付着量が読取れなくなることを防止することができる。
(態様D)
態様BまたはCの何れかの態様において、中間転写体はベルト状の中間転写ベルト6等の中間転写ベルトであり、転写ニップ下流側光学センサ152(Y,C,M)等のトナー付着量検出センサが対向する位置における中間転写ベルトの裏面と接触するセンサ対向部材153(Y,C,M)等の検出位置対抗部材を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、トナー付着量検出センサが対向する位置における中間転写ベルトのおもて面でのレーザーの反射光を安定させることができ、トナー付着量検出センサの検出精度の向上を図ることができる。
(態様E)
態様Dにおいて、複数の転写手段は、中間転写ベルト6等の中間転写ベルトを挟んで感光体1等の潜像担持体と対向する一次転写ローラ17等の転写部材をそれぞれ備え、転写部材は、中間転写ベルトに対して接離可能な構成であり、センサ対向部材153等の検出位置対抗部材は、転写部材の接離動作と同期して変位する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、必要な時以外に互いが摺擦することを防止し、検出位置対抗部材と中間転写ベルトとの長寿命化を図ることができる。
(態様F)
態様DまたはEの何れかの態様において、複数の転写手段は、中間転写ベルト6等の中間転写ベルトを挟んで感光体1等の潜像担持体と対向する一次転写ローラ17等の転写部材をそれぞれ備え、センサ対向部材153等の検出位置対抗部材の電気抵抗は、転写部材の電気抵抗よりも高い。
これによれば、上記実施形態について説明したように、検出位置対抗部材の電気抵抗を高くすることで転写部材から印加された電荷が検出位置対抗部材へ流れ込むことを防ぎ、潜像担持体へ流れ込む電荷が不足することに起因する画像濃度低下を防ぐことができる。
(態様G)
請求項D乃至Fの何れかの態様において、センサ対向部材153等の検出位置対抗部材はローラ形状であることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、検出位置対抗部材をローラ形状の回転体とすることで、検出位置対抗部材と中間転写ベルト6等の中間転写ベルトとの摺擦を抑制し、摺動する部材を用いる構成よりも中間転写ベルトの長寿命化を図ることができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
Toner image forming means such as a plurality of
According to this, as described in the above embodiment, the reverse transfer rate at the downstream transfer position is determined by detecting the change in the toner adhesion amount of the upstream toner image before and after passing through the downstream transfer position. Can be calculated. When the reverse transfer rate exceeds a preset threshold value, the transfer voltage at the downstream transfer position is lowered by changing the target current value in the constant current control of the downstream transfer unit to decrease. The reverse transcription rate can be lowered. Accordingly, it is possible to suppress excessive consumption of toner for forming the upstream toner image due to an increase in the reverse transfer rate at the downstream transfer position.
In the main body mode, as described above, control is performed to lower the target current value of the downstream transfer unit having at least one other transfer unit upstream of the transfer unit in the surface movement direction of the intermediate transfer member. Yes. Since the downstream transfer means uses constant current control, if the target current value is lowered, the potential difference between the potential of the latent image carrier and the transfer voltage at the downstream transfer position becomes smaller. There is a concern that the normal transfer rate from the latent image carrier to the intermediate transfer member may decrease.
As shown in FIG. 11, the normal transfer rate changes so as to draw a mountain parabola with respect to an increase in transfer voltage. For this reason, in the range where the transfer rate is high and in the vicinity of the peak, as in the range between “α1” and “α2” in FIG. 11, the fluctuation range of the transfer rate with respect to the transfer voltage is small. That is, the amount of change in the vertical axis relative to the change in the horizontal axis in FIG. In addition, when the transfer voltage becomes larger than the transfer voltage at which the transfer rate is maximized, the transfer rate is lowered.
FIG. 11 is a graph in a case where the transfer voltage is constant except for the transfer voltage. The relationship of the transfer rate fluctuation to the transfer voltage fluctuation is not constant as shown in FIG. 11, and the toner transferred at the downstream transfer position is not constant. It fluctuates due to changes in the charge amount and usage environment.
On the other hand, as shown in FIG. 10, the reverse transfer rate is substantially constant in the range where the transfer voltage at the downstream transfer position is low, and when the transfer voltage becomes larger than a certain value, the reverse transfer rate is high with respect to the increase amount of the transfer voltage. The reverse transcription rate increases linearly with increasing amount.
FIG. 10 is a graph in a case where the transfer voltage is constant except for the transfer voltage, and the relationship of the reverse transfer rate variation to the transfer voltage variation is not constant as shown in FIG. 10, but the upstream side passing through the downstream transfer position. It fluctuates due to fluctuations in the charge amount of the toner forming the toner image and the usage environment. Therefore, even if the transfer voltage at the downstream transfer position does not fluctuate, the reverse transfer rate may deteriorate due to fluctuations in the charge amount of the toner forming the upstream toner image, the usage environment, and the like.
The transfer voltage of the downstream transfer unit when the reverse transfer rate is deteriorated due to the charge amount of the toner forming the upstream toner image or the change in the use environment is included in any of the following three ranges.
The first is a range where the fluctuation range of the transfer rate with respect to the fluctuation of the transfer voltage is small as between “α1” and “α2” in FIG.
The second is a range where the transfer voltage is higher than the first range (the range on the left side of “α2” in FIG. 11).
The third is a range where the transfer voltage value is lower than the first range (a range on the left side of “α1” in FIG. 11).
When the value of the transfer voltage of the downstream transfer means when the reverse transfer rate is deteriorated is included in the first range, the effect of reducing the reverse transfer rate by reducing the transfer voltage is large, and the transfer voltage is lowered. The influence of fluctuation of the normal transfer rate due to this is reduced. Therefore, the reverse transfer rate is lowered while maintaining the normal transfer rate at the downstream transfer position by performing control to lower the target current value of the constant current control so as to lower the transfer voltage at the downstream transfer position. be able to.
Generally, the target current value in the constant current control is set so as to ensure a potential difference with a high normal transfer rate. For this reason, there is a high possibility that the transfer voltage of the downstream transfer means when the reverse transfer rate is deteriorated is included in the first range.
When the transfer voltage when the reverse transfer rate deteriorates is included in the second range, the transfer voltage is higher than the transfer voltage at which the normal transfer rate is maximized. The rate will also be high. Therefore, the reverse transfer rate is lowered while improving the normal transfer rate at the downstream transfer position by performing control to lower the target current value of the constant current control so as to lower the transfer voltage at the downstream transfer position. be able to.
When the transfer voltage when the reverse transfer rate is deteriorated is included in the third range, the normal transfer rate at the downstream transfer position is lowered by lowering the target current value, and a toner image having a desired density is obtained. May not be obtained. In this case, it is possible to compensate by setting the image forming condition so as to increase the toner adhesion amount of the toner image formed on the latent image carrier by adjusting the density.
(Aspect B)
In the aspect A, the surface of the intermediate transfer body such as the intermediate transfer belt 6 is moved in the downstream direction with respect to the transfer position such as the primary transfer nip 60 of each of the plurality of
According to this, as described in the above embodiment, a configuration for calculating the reverse transfer rate at the downstream transfer position can be realized.
(Aspect C)
In mode B, a shutter member (not shown) that shields between the toner adhesion amount detection sensor such as the optical sensor 152 (Y, C, M) or the
According to this, as described in the above embodiment, the provision of the sensor shutter member can prevent the toner on the intermediate transfer member from adhering to the toner adhesion amount detection sensor and preventing the toner adhesion amount from being read. .
(Aspect D)
In either aspect B or C, the intermediate transfer member is an intermediate transfer belt such as a belt-shaped intermediate transfer belt 6, and toner adhesion amount detection such as a transfer nip downstream optical sensor 152 (Y, C, M) is detected. A detection position counter member such as a sensor facing member 153 (Y, C, M) that contacts the back surface of the intermediate transfer belt at a position where the sensor faces is provided.
According to this, as described in the above embodiment, the reflected light of the laser on the front surface of the intermediate transfer belt at the position where the toner adhesion amount detection sensor faces can be stabilized, and the toner adhesion amount detection sensor The detection accuracy can be improved.
(Aspect E)
In aspect D, the plurality of transfer units each include a transfer member such as a
According to this, as described in the above embodiment, it is possible to prevent each other from rubbing except when necessary, and to extend the life of the detection position counter member and the intermediate transfer belt.
(Aspect F)
In any of the aspects D or E, the plurality of transfer units include a transfer member such as a
According to this, as described in the above embodiment, by increasing the electric resistance of the detection position counter member, the charge applied from the transfer member is prevented from flowing into the detection position counter member, and flows into the latent image carrier. It is possible to prevent a decrease in image density due to insufficient charge.
(Aspect G)
In any one of the aspects D to F, the detection position opposing member such as the sensor facing member 153 has a roller shape.
According to this, as described in the above embodiment, the detection position counter member is a roller-shaped rotating body, thereby suppressing the friction between the detection position counter member and the intermediate transfer belt such as the intermediate transfer belt 6. Thus, the life of the intermediate transfer belt can be extended as compared with a configuration using a sliding member.
1Y イエロー用感光体
1K ブラック用感光体
1M マゼンタ用感光体
1 感光体
2 帯電装置
3 現像装置
4 クリーニング装置
5 露光装置
6 中間転写ベルト
7 中間転写ベルトクリーニング装置
8 二次転写ローラ
9 加圧部材
10 作像装置
10Y イエロー用作像装置
10K ブラック用作像装置
10M マゼンタ用作像装置
11 定着前ガイド部材
12 二次転写装置
13 定着装置
13a 定着ローラ
13b 加圧ローラ
15 第一支持ローラ
16 第二支持ローラ
17 一次転写ローラ
17M マゼンタ用一次転写ローラ
17K ブラック用一次転写ローラ
18 第三支持ローラ
19 第四支持ローラ
26 給紙カセット
27 給紙ローラ
28 レジストローラ対
29a 第一給紙路
29b 第二給紙路
30 搬送ローラ対
31 転写出口ガイド部材
39 排出ローラ
40 排紙トレイ
50 給紙テーブル
60C シアン用転写ニップ
60K ブラック用転写ニップ
60M マゼンタ用転写ニップ
60 一次転写ニップ
100 プリンタ
151 光学センサ
152 転写ニップ下流側光学センサ
152Y イエロー転写ニップ下流側光学センサ
152C シアン転写ニップ下流側光学センサ
152M マゼンタ転写ニップ下流側光学センサ
153 センサ対向部材
200 タンデム型画像形成部
500 制御部
L レーザー光
P 用紙
Sm マゼンタ用階調パターン像
Sy イエロー用階調パターン像
Vb 現像バイアス
Vd 帯電電位
VL 露光部電位
ΔV 電位差
1Y
Claims (7)
該潜像担持体上のトナー像を表面移動する中間転写体にそれぞれ転写する複数の転写手段と、
該中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する記録媒体転写手段と、を有する画像形成装置において、
上記複数の転写手段のうち、その転写手段よりも上記中間転写体の表面移動方向の上流側に少なくとも一つの他の転写手段を有する下流側転写手段は、定電流制御によって転写電圧を制御し、
該下流側転写手段が転写を行う下流側転写位置の上流側の該他の転写手段によって該中間転写体に転写された上流側トナー像が、該下流側転写位置を通過する前後での該上流側トナー像のトナー付着量の変動を検出するトナー付着量変動検出手段を備え、
該下流側転写手段は、該トナー付着量変動検出手段の検出結果に基づいて、定電流制御における目標電流の値を変更することを特徴とする画像形成装置。 A plurality of image forming means for forming toner images on the surfaces of a plurality of latent image carriers that move on the surface based on image information;
A plurality of transfer means for respectively transferring the toner image on the latent image carrier to an intermediate transfer member that moves on the surface;
An image forming apparatus comprising: a recording medium transfer unit that transfers a toner image on the intermediate transfer member to a recording medium;
Among the plurality of transfer means, the downstream transfer means having at least one other transfer means on the upstream side in the surface movement direction of the intermediate transfer body than the transfer means controls the transfer voltage by constant current control,
The upstream toner image transferred to the intermediate transfer member by the other transfer means upstream of the downstream transfer position at which the downstream transfer means performs the transfer before and after passing through the downstream transfer position. A toner adhesion amount variation detecting means for detecting a variation in the toner adhesion amount of the side toner image;
The downstream transfer unit changes a target current value in constant current control based on a detection result of the toner adhesion amount variation detection unit.
上記複数の転写手段のそれぞれの転写位置に対して上記中間転写体の表面移動方向下流側に、該中間転写体の表面上のトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出センサを備え、
上記トナー付着量変動検出手段は、上記下流側転写位置の上流側に配置された該トナー付着量検出センサで検出された上記上流側トナー像のトナー付着量と、該下流側転写位置の下流側に配置された該トナー付着量検出センサによって検出された該上流側トナー像のトナー付着量と、の差を算出することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
A toner adhesion amount detection sensor for detecting a toner adhesion amount of a toner image on the surface of the intermediate transfer body on the downstream side in the surface movement direction of the intermediate transfer body with respect to each transfer position of the plurality of transfer units;
The toner adhesion amount fluctuation detecting means includes a toner adhesion amount of the upstream toner image detected by the toner adhesion amount detection sensor disposed upstream of the downstream transfer position, and a downstream side of the downstream transfer position. An image forming apparatus that calculates a difference between the toner adhesion amount of the upstream toner image detected by the toner adhesion amount detection sensor disposed in the image forming apparatus.
上記トナー付着量検出センサと上記中間転写体との間を遮蔽するセンサシャッター部材を備えることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2.
An image forming apparatus comprising: a sensor shutter member that shields between the toner adhesion amount detection sensor and the intermediate transfer member.
上記中間転写体はベルト状の中間転写ベルトであり、
上記トナー付着量検出センサが対向する位置における中間転写ベルトの裏面と接触する検出位置対抗部材を備えることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2, wherein
The intermediate transfer member is a belt-like intermediate transfer belt,
An image forming apparatus comprising: a detection position counter member that contacts the back surface of the intermediate transfer belt at a position facing the toner adhesion amount detection sensor.
上記複数の転写手段は、上記中間転写ベルトを挟んで上記潜像担持体と対向する転写部材をそれぞれ備え、
該転写部材は、該中間転写ベルトに対して接離可能な構成であり、
上記検出位置対抗部材は、該転写部材の接離動作と同期して変位することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4.
The plurality of transfer units each include a transfer member facing the latent image carrier with the intermediate transfer belt interposed therebetween,
The transfer member is configured to be able to contact and separate from the intermediate transfer belt,
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the detection position counter member is displaced in synchronization with the contact / separation operation of the transfer member.
上記複数の転写手段は、上記中間転写ベルトを挟んで上記潜像担持体と対向する転写部材をそれぞれ備え、
上記検出位置対抗部材の電気抵抗は、該転写部材の電気抵抗よりも高いことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4, wherein
The plurality of transfer units each include a transfer member facing the latent image carrier with the intermediate transfer belt interposed therebetween,
An image forming apparatus, wherein an electric resistance of the detection position opposing member is higher than an electric resistance of the transfer member.
上記検出位置対抗部材はローラ形状であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 4 to 6,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the detection position opposing member has a roller shape.
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